Al document "Planeta Terra" ja hem vist que la Terra es va formar fa 4.600 milions d’anys. Això és fàcil de dir, però realment et pot imaginar què significa? Per a tu, un període de deu anys et pot semblar molt llarg, però com a geòleg o geòloga has de començar a tenir en compte ’tot el temps del món’. Pots obrir la teva ment i fer-te una idea de la seva magnitud?
La figura següent compara la història de la Terra (4.600 milions d’anys) amb un any de 365 dies. Aquesta comparació et pot donar una idea de l’escala de temps. Observa la quantitat de temps que ha passat des de l’aparició de la vida, el temps que van trigar els organismes a passar de l’aigua a la terra i, en particular, adona’t que els humans han aparegut sobre la Terra fa tan sols una fracció petitíssima de la seva història de 4.600 milions d’anys. Carl Sagan va ser la primera persona que va utilitzar aquesta comparació per fer més entenedores escales tan grans de temps. Ell va fer un calendari còsmic que començava l'1 de gener amb el Big Bang que va originar l'univers. Tens més informació a "The Cosmic Timeline".
En Geologia s'utilitzen noms especials per tal de designar certs períodes de temps del passat. Per exemple, és més fàcil dir que una roca es va formar "al Devonià" que no dir que es va formar en algun moment "entre fa 345 i 395 milions d’anys". Per descomptat això implica que hem d'aprendre els noms dels períodes, de la mateixa manera que ens aprenem els noms dels mesos i això ens facilita ubicar els esdeveniments al llarg de l'any. No diem que el nostre aniversari és tants dies després d'haver començat l'any sinó que és tal dia de tal mes.
Les roques sedimentàries que es van formar a cada període es poden reconèixer sovint pels fòssils que contenen. Per exemple, un tipus de peixos només van viure al Devonià. Cada període té un grup definit de fòssils que només es podien trobar llavors.
Els fòssils també es poden utilitzar per a subdividir els períodes. La manera més senzilla és dir que la part més antiga d’un període és la ’inferior’ i la més moderna la ’superior’. Per exemple:
································
280 milions d'anys
Carbonífer superior
Carbonífer
································
325 milions d'anys
Carbonífer inferior
································
345 milions d'anys
Les unitats de temps més grans s’anomenen eres (Paleozoic, Mesozoic i Cenozoic a la figura). Són parts molt àmplies de la història de la Terra i de la vida a la terra. De vegades diem, per exemple, que uns sediments són del Mesozoic en comptes de parlar de sediments del Triàsic o del Juràssic. De vegades s’utilitzen encara els termes ’primari’ i secundari’ per a referir-se al Paleozoic i al Mesozoic respectivament. Com pots veure a la taula que recull aquest calendari geològic, el temps és dividit en diferents parts que no tenen una durada igual entre elles. Fixa’t sobre tot en els períodes, des del Cambrià fins al Quaternari. Si t'aprens algunes referències importants et serà més fàcil situar els esdeveniments de la història de la Terra. Alguns punts clau:
El període Cambrià comença fa 540 milions d'anys i acaba fa uns 500 milions d'anys. És molt important perquè fa 540 milions d'anys es produeix el que s'ha anomenat una "explosió" de formes de vida, ja que en molt poc temps (pocs milions d'anys) apareixen noves formes vitals pluricel·lulars diferents.
El Devonià marca l'inici del Paleozoic superior, fa uns 400 milions d'anys. És important perquè apareixen els primers organismes terrestres (amfibis i escorpins).
El Paleozoic acaba fa uns 225 milions d'anys. Aquest límit el marca l'extinció del Permià, durant la qual van desaparèixer el 96% de totes les espècies marines i el 70% de les terrestres.
El Mesozoic és una era dividida en tres períodes: Triàsic, Juràssic i Cretaci. És important perquè comença amb els continents de la Terra units en el supercontinent Pangea. Al Triàsic apareixen els dinosaures, que s'extingeixen a finals del Cretaci.
L'inici de l'era cenozoica el marca la gran extinció del Cretaci, fa 65 milions d'anys, durant la qual van desaparèixer els dinosaures.
Et pots descarregar una taula del temps geològic per imprimir:
T’hauràs adonat que la taula anterior només divideix els darrers 540 milions d’anys. Això és degut al fet que el sistema de divisió es basa en la presència de fòssils i aquests són molt rars a les roques anteriors al Cambrià. Això fa que sigui molt difícil fer les divisions als temps anteriors i més de 4.000 milions d’anys (gairebé el 90% del temps de la terra) es consideren conjuntament com a ’Precambrià’ (abans del Cambrià). El Precambrià és particularment interessant. Durant aquest temps l’escorça es va refredar i solidificar, els oceans i l’atmosfera es van desenvolupar i, el més fascinant de tot, hi va aparèixer la vida. S'han recollit evidències que permeten datar alguns d’aquests fets, però encara hi ha moltes coses per aprendre. Els principals problemes associats amb la investigació del Precambrià són:
Com ja hem comentat, l'escassísima presència de fòssils. Això no vol dir que no n'hi hagin: un exemple excepcional és la fauna d'Ediacara.
La majoria de les roques que es van formar durant aquest període han estat destruïdes per l’erosió o bé soterrades sota roques més joves.
Les roques precambrianes que es troben a la superfície estan totes elles molt afectades pel metamorfisme. Això ha alterat o destruït els minerals i estructures originals.
Mirar d’interpretar els fets del Precambrià és tan difícil com intentar resoldre un crim després que el 99% de les pistes han desaparegut o han estat amagades o alterades.
La datació del passat
Quan estudiem les roques, és útil saber quan es van formar. Les roques es poden datar principalment de dues maneres: per datació relativa i per datació radiomètrica.
Datació relativa
No dóna una edat en milions d’anys, sinó que permet ordenar els esdeveniments geològics. Per exemple, si un dic de dolerita travessa una sèrie de roques sedimentàries, podem concloure que el dic és més jove que els sediments. La secció ’Història geològica’ del tema "El mapa geològic" explica les tècniques per a la datació relativa. Quan fa uns 150 anys es va començar a elaborar la columna geològica de la taula anterior, es va fer per datació relativa. Les roques i els fòssils se situaven segons l’ordre en què s’havien format, sense saber exactament l’edat de cada període.
Datació radiomètrica
Dóna l’edat (en milions d’anys) d’una mostra de roca. La datació ha de ser feta per especialistes, ja que implica la mesura de traces d’àtoms radioactius. Els àtoms contenen protons, neutrons i electrons. Els àtoms radioactius són inestables i es trenquen alliberant algunes de les seves partícules. Com a resultat d’aquest trencament la seva estructura canvia i es fan més estables. (Nota: el trencament també allibera energia, i això és el principi de l’energia nuclear).
Els minerals que formen les roques, com els feldspats i les miques, contenen quantitats molt petites d’àtoms radioactius com el rubidi (Rb) i una forma de potassi, el potassi 40 (K40). Aquests àtoms inestables s’anomenen ’àtoms parentals’ i es comencen a trencar originant ’àtoms fills’, més estables, a partir del moment en què els feldspats o les miques es formen per cristal·lització. Com que el trencament es produeix a una velocitat definida (que depèn de l’àtom radioactiu en qüestió), els geòlegs poden utilitzar aquest ’rellotge atòmic’ per a calcular l’edat dels minerals. La velocitat de trencament es mesura amb un paràmetre anomenat vida mitjana, que és el temps que triguen a trencar-se la meitat dels àtoms parentals que hi ha en una mostra. La figura següent il·lustra la idea que hi ha darrere aquesta tècnica. El diagrama de l'esquerra mostra 64 àtoms parentals (en blanc). El diagrama central mostra la situació quan ha passat un temps equivalent a una vida mitjana: la meitat dels àtoms parentals han passat a àtoms fills (en negre). Després d’una altra vida mitjana (diagrama de la dreta), la meitat dels àtoms parentals que hi quedaven hauran passat a ser àtoms fills, de manera que només hi restaran 16 (una quarta part) dels 64 àtoms originals, mentre que hi haurà 48 àtoms fills.
Dibuixa un diagrama que mostri la situació després d’una tercera vida mitjana.
Si podem mesurar la proporció d’àtoms parentals i fills d’una mostra de roca i coneixem la vida mitjana de l’àtom radioactiu, podem calcular l’edat del mineral. Intenta-ho amb aquests exemples:
Mineral Y. Hi ha només una quarta part d’àtoms parentals i tres quartes parts d’àtoms fills; l’àtom radioactiu té una vida mitjana de 200 milions d’anys. Quina és l’edat de la mostra?
Mineral Z. 15/16 són àtoms fills i l’element radioactiu té una vida mitjana de 75 milions d’anys. Durant quin període es va formar aquesta mostra?
Les quantitats utilitzades en aquests exemples són petites; els àtoms geològicament útils (Rb i K40) tenen vides mitjanes de l’ordre de 1.000 milions d’anys. La datació radiomètrica té alguns inconvenients. Per exemple, hem d’assegurar-nos que la mostra de mineral té la mateixa edat que la roca en què es va trobar. Amb les roques magmàtiques no hi ha cap problema, però amb les roques sedimentàries o metamòrfiques és diferent: és possible que el mineral sigui en realitat molt més antic que la roca en què es troba.
Imagina una situació en la qual l'edat dels fòssils i la de la roca que els envolta sigui molt diferent.
Finalment, podem parlar de la datació amb carboni radioactiu, un mètode útil per a datar restes orgàniques com plantes o ossos. Desafortunadament, però, les formes radioactives del carboni tenen una vida mitjana curta i el mètode només serveix per a materials que tenen menys de 50.000 anys.
La velocitat de l'activitat geològica
Com canviarà la geologia d’aquest planeta durant la teva vida? No hi ha dubte que es produiran erupcions volcàniques i terratrèmols, que es formaran penya-segats i que es dipositaran sediments. De fet, tots els processos geològics es donen contínuament, encara que tu no vegis un canvi significatiu. Una vida humana és massa curta per apreciar la velocitat del canvi geològic. Ho podem il·lustrar amb alguns exemples:
Velocitats de sedimentació. Es coneix una sèrie de roques del Devonià a les Illes Orkney que té 5 km de gruix. Els mètodes de datació mostren que es va dipositar al llarg d’un període de 10 milions d’anys. Quina ha estat la velocitat mitjana de deposició?
Gruix total = 5 km = 5.000 m = 5.000.000 mm
Velocitat de deposició = 5.000.000 / 10.000.000 mm /any = 0,5 mm/any Aquesta quantitat sembla petita, però és una velocitat de deposició gran si es compara amb d’altres exemples.
Velocitat del moviment de les plaques. L’oceà Atlàntic del nord té una amplada de 4.200 km. Se sap que Europa i Nord-amèrica es van començar a separar fa 60 milions d’anys. Quina és la velocitat mitjana de separació?
A: 7 mm/any
B: 70 cm/any
C: 7 cm/any
Velocitat d’erosió. És realment difícil de mesurar, però podem imaginar alguns efectes possibles. Ben Nevis té 1.342 m d’alçada. Si s’erosionen 2 mm del seu cim per any, quant de temps trigaria a ser reduït al nivell del mar?
A: 2.684 milions d’anys
B: 671.000 anys
C: 671 milions d’anys
(No tinguis en compte als càlculs la isostàsia).
Recorda: els esdeveniments geològics poden semblar molt lents, però tenen ’tot el temps del món’
Tot el temps del món
Table of Contents
Al document "Planeta Terra" ja hem vist que la Terra es va formar fa 4.600 milions d’anys. Això és fàcil de dir, però realment et pot imaginar què significa? Per a tu, un període de deu anys et pot semblar molt llarg, però com a geòleg o geòloga has de començar a tenir en compte ’tot el temps del món’. Pots obrir la teva ment i fer-te una idea de la seva magnitud?
La figura següent compara la història de la Terra (4.600 milions d’anys) amb un any de 365 dies. Aquesta comparació et pot donar una idea de l’escala de temps. Observa la quantitat de temps que ha passat des de l’aparició de la vida, el temps que van trigar els organismes a passar de l’aigua a la terra i, en particular, adona’t que els humans han aparegut sobre la Terra fa tan sols una fracció petitíssima de la seva història de 4.600 milions d’anys. Carl Sagan va ser la primera persona que va utilitzar aquesta comparació per fer més entenedores escales tan grans de temps. Ell va fer un calendari còsmic que començava l'1 de gener amb el Big Bang que va originar l'univers. Tens més informació a "The Cosmic Timeline".
En Geologia s'utilitzen noms especials per tal de designar certs períodes de temps del passat. Per exemple, és més fàcil dir que una roca es va formar "al Devonià" que no dir que es va formar en algun moment "entre fa 345 i 395 milions d’anys". Per descomptat això implica que hem d'aprendre els noms dels períodes, de la mateixa manera que ens aprenem els noms dels mesos i això ens facilita ubicar els esdeveniments al llarg de l'any. No diem que el nostre aniversari és tants dies després d'haver començat l'any sinó que és tal dia de tal mes.
Les roques sedimentàries que es van formar a cada període es poden reconèixer sovint pels fòssils que contenen. Per exemple, un tipus de peixos només van viure al Devonià. Cada període té un grup definit de fòssils que només es podien trobar llavors.
Els fòssils també es poden utilitzar per a subdividir els períodes. La manera més senzilla és dir que la part més antiga d’un període és la ’inferior’ i la més moderna la ’superior’. Per exemple:
Les unitats de temps més grans s’anomenen eres (Paleozoic, Mesozoic i Cenozoic a la figura). Són parts molt àmplies de la història de la Terra i de la vida a la terra. De vegades diem, per exemple, que uns sediments són del Mesozoic en comptes de parlar de sediments del Triàsic o del Juràssic. De vegades s’utilitzen encara els termes ’primari’ i secundari’ per a referir-se al Paleozoic i al Mesozoic respectivament.
Et pots descarregar una taula del temps geològic per imprimir:
Més informació: La taula del temps geològic. Institut Geològic de Catalunya.
El Precambrià
T’hauràs adonat que la taula anterior només divideix els darrers 540 milions d’anys. Això és degut al fet que el sistema de divisió es basa en la presència de fòssils i aquests són molt rars a les roques anteriors al Cambrià. Això fa que sigui molt difícil fer les divisions als temps anteriors i més de 4.000 milions d’anys (gairebé el 90% del temps de la terra) es consideren conjuntament com a ’Precambrià’ (abans del Cambrià).
El Precambrià és particularment interessant. Durant aquest temps l’escorça es va refredar i solidificar, els oceans i l’atmosfera es van desenvolupar i, el més fascinant de tot, hi va aparèixer la vida. S'han recollit evidències que permeten datar alguns d’aquests fets, però encara hi ha moltes coses per aprendre.
Els principals problemes associats amb la investigació del Precambrià són:
Mirar d’interpretar els fets del Precambrià és tan difícil com intentar resoldre un crim després que el 99% de les pistes han desaparegut o han estat amagades o alterades.
La datació del passat
Quan estudiem les roques, és útil saber quan es van formar. Les roques es poden datar principalment de dues maneres: per datació relativa i per datació radiomètrica.
Datació relativa
No dóna una edat en milions d’anys, sinó que permet ordenar els esdeveniments geològics. Per exemple, si un dic de dolerita travessa una sèrie de roques sedimentàries, podem concloure que el dic és més jove que els sediments. La secció ’Història geològica’ del tema "El mapa geològic" explica les tècniques per a la datació relativa.
Quan fa uns 150 anys es va començar a elaborar la columna geològica de la taula anterior, es va fer per datació relativa. Les roques i els fòssils se situaven segons l’ordre en què s’havien format, sense saber exactament l’edat de cada període.
Datació radiomètrica
Dóna l’edat (en milions d’anys) d’una mostra de roca. La datació ha de ser feta per especialistes, ja que implica la mesura de traces d’àtoms radioactius.
Els àtoms contenen protons, neutrons i electrons. Els àtoms radioactius són inestables i es trenquen alliberant algunes de les seves partícules. Com a resultat d’aquest trencament la seva estructura canvia i es fan més estables. (Nota: el trencament també allibera energia, i això és el principi de l’energia nuclear).
Els minerals que formen les roques, com els feldspats i les miques, contenen quantitats molt petites d’àtoms radioactius com el rubidi (Rb) i una forma de potassi, el potassi 40 (K40). Aquests àtoms inestables s’anomenen ’àtoms parentals’ i es comencen a trencar originant ’àtoms fills’, més estables, a partir del moment en què els feldspats o les miques es formen per cristal·lització. Com que el trencament es produeix a una velocitat definida (que depèn de l’àtom radioactiu en qüestió), els geòlegs poden utilitzar aquest ’rellotge atòmic’ per a calcular l’edat dels minerals.
La velocitat de trencament es mesura amb un paràmetre anomenat vida mitjana, que és el temps que triguen a trencar-se la meitat dels àtoms parentals que hi ha en una mostra. La figura següent il·lustra la idea que hi ha darrere aquesta tècnica.
El diagrama de l'esquerra mostra 64 àtoms parentals (en blanc). El diagrama central mostra la situació quan ha passat un temps equivalent a una vida mitjana: la meitat dels àtoms parentals han passat a àtoms fills (en negre). Després d’una altra vida mitjana (diagrama de la dreta), la meitat dels àtoms parentals que hi quedaven hauran passat a ser àtoms fills, de manera que només hi restaran 16 (una quarta part) dels 64 àtoms originals, mentre que hi haurà 48 àtoms fills.
Dibuixa un diagrama que mostri la situació després d’una tercera vida mitjana.
Si podem mesurar la proporció d’àtoms parentals i fills d’una mostra de roca i coneixem la vida mitjana de l’àtom radioactiu, podem calcular l’edat del mineral. Intenta-ho amb aquests exemples:
Les quantitats utilitzades en aquests exemples són petites; els àtoms geològicament útils (Rb i K40) tenen vides mitjanes de l’ordre de 1.000 milions d’anys.
La datació radiomètrica té alguns inconvenients. Per exemple, hem d’assegurar-nos que la mostra de mineral té la mateixa edat que la roca en què es va trobar. Amb les roques magmàtiques no hi ha cap problema, però amb les roques sedimentàries o metamòrfiques és diferent: és possible que el mineral sigui en realitat molt més antic que la roca en què es troba.
Finalment, podem parlar de la datació amb carboni radioactiu, un mètode útil per a datar restes orgàniques com plantes o ossos. Desafortunadament, però, les formes radioactives del carboni tenen una vida mitjana curta i el mètode només serveix per a materials que tenen menys de 50.000 anys.
La velocitat de l'activitat geològica
Com canviarà la geologia d’aquest planeta durant la teva vida? No hi ha dubte que es produiran erupcions volcàniques i terratrèmols, que es formaran penya-segats i que es dipositaran sediments. De fet, tots els processos geològics es donen contínuament, encara que tu no vegis un canvi significatiu. Una vida humana és massa curta per apreciar la velocitat del canvi geològic. Ho podem il·lustrar amb alguns exemples:
Aquesta quantitat sembla petita, però és una velocitat de deposició gran si es compara amb d’altres exemples.
- Velocitat d’erosió. És realment difícil de mesurar, però podem imaginar alguns efectes possibles. Ben Nevis té 1.342 m d’alçada. Si s’erosionen 2 mm del seu cim per any, quant de temps trigaria a ser reduït al nivell del mar?
- A: 2.684 milions d’anys
- B: 671.000 anys
- C: 671 milions d’anys
Recorda: els esdeveniments geològics poden semblar molt lents, però tenen ’tot el temps del món’(No tinguis en compte als càlculs la isostàsia).